CH251037A - Dispositif de stabilisation de fréquence pour générateur d'ondes ultra-courtes. - Google Patents

Description

      Dispositif    de     stabilisation    de     fréquence    pour générateur d'ondes ultracourtes.    La présente     invenrfiion,    due à M. Henri       Chireig,    a pour ,objet un     dispositif    de stabili  sation de fréquence pour générateur d'ondes       ultra-courk:s,    et trouve plus     particulièrement          application    dans des     dispositions        pour    liai  sons multiples sur ondes     décimétriques;

      ou  centimétriques.     Etant    donné la portée limitée  des ondes     ultra-courtes,    ces liaisons se     font    le  plus généralement avec relais     interposés.     Comme, d'autre part, l'onde modulée     ultra-          courte    est     convertie    dans les stations     termi-          nales.    et dans les     stations    relais en ondes plus  longues pouvant être plus facilement     6élec-          tionnées    -et amplifiées,

   il est     nécessaire    de sta  biliser à un haut degré la     fréquence    des ondes       émises.    et la     fréquence        des    ondes servant à la  réception., au     premier        changement    de     fré-          quence.    La présente     invention    prévoit     un          agencement    répondant à ces     desiderata.     



  On admettra ici, que les     ondes    ultra  courtes :sont     produites    par des     klys:trons        (tubes     à modulation de vitesse comportant deux ca  vités traversées par un     faisceau    électronique).  Ces générateurs donnent déjà par     eux-mêmes     une assez grande     stabilité    de fréquence, sta  bilité qui     n'est    toutefois     pâ,s    suffisante pour       la    but recherché.

   On vise donc,     dans    une sta  tion     terminale    ou     une    station     relais,    à déri  ver deux     ultra-hautes    fréquences beaucoup  plus stables que     celles    données. par un     kly        s-          tron,        ces        deux    fréquences servant, d'une part,  à l'émission des ondes     modulées,    d'autre part,    à la démodulation     des    ondes reçues de fré  quence     généralement    assez     voisine.     



  Le     dispositif    selon     l'invention        est        carac-          téris6    par des moyens qui     permettent    d'obte  nir une     fréquence    décimétrique     stabilisée        fg     en     superposant    à la fréquence     décimétrique        f,,     du générateur à stabiliser une     fréquence    mé  trique     fI,1        stabilisatrice,

      dont     les    variations  compensent     celles        -de   <B>î,.</B>  



  Par le terme de     fréquences        décimétriques     on     entend    et on     entendra    dans     ce    qui va  suivre,     les    fréquences comprises     entre    une va  leur de quelques     centimètres    et une va  leur un peu supérieure au mètre.  



  Diverses     formes    d'exécution du     dispositif     selon l'invention sont prévues et dans la des  cription     ci-après,    on en a     donné        plusieurs    à  titre d'exemple.  



  Sur la     fig.    1, on voit en 1 un klystron       autogénérataur        fonctionnant    par exemple  sur 1500 mégacycles (onde de 20 cm).  Ce klystron     est        représenté    par un rectangle       divisé    par un trait pointillé, les deux     parties     du rectangle formant les     deux        cavités    réson  nantes -du     klystTon.     



  La cavité de     sortie    du klystron est cou  plée par une boucle à la     cavité    d'entrée d'un       deuxième    klystron 2; mais celui-ci     fonctionne     en amplificateur     convertisseur    de     fréquence     .de la     manière    décrite dans le brevet suisse  n <B>238068</B>     concernant    un émetteur à ondes       décimétriques    modulées     en        fréquence.    A cet  effet;

   la     grille    de     densité    est     excitée    par une      tension de fréquence     variable    (de valeur  moyenne 20     mégacycles    par exemple)     et          d'amplitude    fixe. En accordant la cavité d'en  trée sur la     fréquence    du klystron 1 et la ca  vité de sortie sur     cette    même fréquence     plus     ou moins 20 mégacycles, on     recueillera    sur la       fréquence    changée une     énergie    amplifiée.

   La       cavité    de sortie de ce deuxième     klystron    est  couplée au moyen d'une     première    boucle     aux          klystrons    3 et 4. Le     klystron    3     sert    à     fournir     l'énergie de la voie de     transmission    et     le    klys  tron 4 l'énergie beaucoup     plus,    faible néces  saire à la     démodulation        des    ondes, à     recevoir.     La fréquence des ondes dans:

   les conducteurs  de     jonction    de 2 à 3 et de 2 à 4 doit être       beaucoup        plus    stable que la     fréquence    engen  drée par le     klystron    1.

   On arrive     facilement     à     ce    résultat en prélevant à la sortie du       klystron    2 une seconde boucle alimentant tout  un dispositif, en principe     quelconque,        clé    con  trôle automatique de fréquence..

       Ce    dispositif  peut comprendre, par exemple, un circuit en  pot ou     urne        cavité    5 déterminant la     fréquence,     un     détecteur    6, une lampe à réactance 7 com  mandant la fréquence de l'oscillateur 8 à 20       mégacycles..    Le circuit en pot, placé de pré  férence lui-même dans un     thermostat,    joue le  rôle d'étalon de fréquence.

   Si, par suite d'une       cause    quelconque, la fréquence dans la ca  vité de     sortie,du        klystron    2 varie, le pot 5 ne       travaille    plus au même point de la courbe  de résonance, la tension détectée en 6 varie  donc, et comme cette dernière est appliquée à  la. lampe à réactance, la, fréquence de l'oscilla  teur 8 varie également.     Dans    la zone de ré  gulation,     cette        variation    agit pour rétablir la  fréquence correcte     dans    la cavité de sortie du  klystron 2.

   Si l'on suppose que la fréquence  du klystron 1 ait dérivé, par exemple, de 100       kilocyeles,    la fréquence de 8 doit se modifier       également    de 100     kilocycles    devant 20     méga-          cycles    pour maintenir la     fréquence    :d'entrée  des klystrons 3 et 4 fixe. En réalité, comme  dans tout     dispositif    de ce genre, la     variation     de 8 sera un peu plus faible que la valeur  désirée et il subsistera une petite variation de       fréquence,        mais.    celle-ci .sera d'autant plus  faible que l'effet régulateur sera plus élevé.

      si     l'émission    se fait au moyen d'ondes mo  dulées en amplitude, la modulation d'ampli  tude sera appliquée à la grille de commande  du klystron 3. Si     l'émission    se fait au  moyen d'ondes modulées en     fréquence,    on  appliquera à     cette    même brille une onde de       fréquence    plus faible modulée en fréquence  (voir le brevet     suisse    déjà cité) et on accor  dera la     cavité    de sortie sur l'onde changée.  



  On :obtiendra la fréquence servant à la       démodulation    à la réception, en appliquant à  la     grille    du klystron 4 une tension de la fré  quence de l'oscillateur à fréquence fixe 9.  Comme les     deux    fréquences que l'on se pro  pose de créer sont en général assez     voisines,     le     générateur    9 sera de fréquence relativement       assez    basse et sa fréquence fixe pourra être  obtenue à partir d'un oscillateur à quartz.

    Suivant le processus déjà indiqué, on retirera  de la     cavité    de sortie 4, cavité accordée sur la  fréquence désirée,     une    tension qui pourra ser  vir     dans    le démodulateur 10 à la     .démodula-          tion    des. -ondes reçues par     l'aérien    11. Les  ondes démodulées seront reçues dans le récep  teur 12 dont la bande passante sera établie  pour le type     clé        communication        envisagé    en  tenant compte de l'instabilité résiduelle due  à l'imperfection de la régulation.  



  Soit,     plus    spécialement, le cas de 'la     mo          dulation    de fréquence. A la grille du     klys-          tron    3 on pourra appliquer une onde modu  lée en. fréquence autour de la valeur moyenne  de 30     mégaeycles   <B>U</B> =10     mètres).        IL'émis-          sion    se fera alors., par exemple sur 1500  20-30 = 1450 mégacycles et, à cet effet, la       cavité    de sortie du klystron 3 sera accordée  sur cette onde.

   Bien que l'énergie     principale     soit émise sur     cette    onde, de     l'énergie        rési-          duelle    sera émise sur les fréquences de 1510,  1540, 1570 mégacycles, et aussi 1420, 1390       mégacycles,    -etc., l'énergie des bandes laté  rales     diminuant,        bien    entendu, avec leur rang.  Pour éviter la     diaphonie    due à l'effet direct  de     l'émission    sur la réception, il y aura inté  rêt à ce que l'onde reçue se situe entre deux  bandes voisines.

   La fréquence de l'onde reçue       pourra,    par exemple, être de 1525 ou 1555       mégaeyeles.         Dans ces     conditions,        1a    sélection du ré  capteur 12     jouera    au     maximum.    Supposant que  le récepteur ait     précisément        comme        première     moyenne fréquence 30 mégacycles, c'est-à-dire  la fréquence     moyenne    appliquée à la     grille    3,       l'oscillateur    9 pourra être établi pour une fré  quence de 75 ou 105 mégacycles.

   En effet:  1480     -t-    75 =1555 =1525     +    30  1480     -f-    105 =1585 ---1555     +    30  On     constatealors    que     l'oscillateur9    aune fré  quence égale à la fréquence différence des: deux  ondes réellement émises et reçues,     différence     elle-même égale à un multiple de la     moyenne     fréquence, plus la moitié     die        cette        moyenne     fréquence.

   Dans ces conditions, l'énergie  moyenne fréquence     convenablement    ampli  fiée par le récepteur 12, pourra servir directe  ment à attaquer la grille de     densité    du klys  tron 3 ainsi     qu'il    est figuré par la     connexion     en     pointillé    et on aura réalisé     une        installation     complète .de     relais.     



  Dans une autre forme d'exécution repré  sentée     fig.    2, un résultat beaucoup     plus    rigou  reux peut être atteint en     utilisant    le principe  suivant: si l'on fait     interférer    une fréquence       instable        f,

      avec une fréquence     stable        fQ        telle     que celle que l'on peut     obtenir    à partir d'un       quartz        piézoélectrique    et que     l'on.    fasse inter  férer     les        battements        ainsi    obtenus avec  la fréquence variable     f,    on     pourra    recueillir,  suivant le processus connu des     changeurs    de       fréquence,    la fréquence:

         fv   <I>-</I>     (f,   <I>-</I>     fQ)   <I>=</I>     fQ     c'est-à-dire en     définitive    la fréquence de       l'oscillateur    à     quartz.     



  Plus généralement si on fait     interférer    la  fréquence<I>f</I>     v    avec la fréquence     (f,   <I>-</I><B>f Q)</B><I> <B>f,,</B></I>       fl    étant une autre fréquence stable, on aura:       f,   <I>-</I>     (fv   <I>-</I>     fQ            <I>f,) -</I>     fQ        :F   <I>fi</I>  La     fig.    2 donne le schéma de     cette    va  riante:

    21 est un klystron     autogénérateur    donnant  la fréquence plus ou moins     variable        f,;     22 est     un    ensemble     stabilisé    par quartz         eri    dont un     des    harmoniques     est    de fré  quence<B>f</B>     Q;

       23 -est un étage     mélangeur        représenté          schématiquement    par un     triangle    et ayant  deux     bornes    d'entrée     auxquelles    sont appli  quées     les    fréquences à mélanger et une     borne     de sortie à laquelle est prélevée, la fréquence       différence.    Un     tel        étage        mélangeur    peut     être          constitué,    par exemple,

   par une diode avec       circuit    accordé sur la     fréquence        intermé-          diaire    de sortie;       24,est    un émetteur à     ondes        métriques,    de       fréquence        f,,    et peut, par exemple, être un       émetteur    piloté par le même     quartz    que celui       servant    à l'obtention de la fréquence     f        Q;

      il  peut être un     -type    quelconque à     modulation     d'amplitude ou à modulation de fréquence;  25 est un second mélangeur analogue à 23.  On voit que l'on     recueillera    à la     sortie    de 25  une fréquence     (fo-        fQ---   <B><I>fi).</I></B>  



  26 est     un        amplificateur,    à ondes     métriques     élevant la     puissance    au     niveàu        nécessaire    pour       commander    la grille dé densité du     klystron          amplificateur    27.  



  La     cavité    d'entrée étant accordée sur     fo     et celle de sortie     sui-    f Q     --i--    f,,     l'émission    se fera  sur     fQ        -f-        f,,    les     variations    de     fo    seront donc  . complètement     ë0bïpeusées.     



  Enfin, si     l'émission    dans le trafic du  plex doit se faire sur la fréquence fo<B><I>-</I></B>     f,.,    le  même harmonique f Q du générateur 22 inter  férant     dans    le     mélangeur    28 avec 1a fré  quence à recevoir,     donnera    dans le     récepteur     29 la     fréquence    f 1 que l'on pourra     utiliser    à  la     sortie    de 29     ou,

      que l'on pourra     renvoyer    en  25 par la     liaison    figurée     en        traits        mixtes,    se       substituant    à la     liaison    en     traits        interrompus     avec le     générateur    24.  



       Dans.        ce        dernier    cas, on aura     constitué     une     station    relais. recevant l'énergie sur la       fréquence    f Q -     f,.    et la renvoyant sur la       fréquence        fQ        -i--    f,.  



  Si f Q >     f,,    ou .est amené à changer f, en  - f, de     telle    sorte que l'émission ait lieu sur  la     fréquence    f Q - f,     et    la     réception        corres-          pondante    sur f Q     -i-    f,. Les deux ondes sont sé  parées de 2 f,.

        Si l'on veut qu'à la sortie de 26 et comme       dans        l'exemple        représenté        fig.    1, la fré  quence de     @comnmande    du klystron amplifica  teur 27 soit de fondre de 30 mégacycles, tan  dis que l'on veut     maintenir    un écart de 200  mégacycles entre les ondes     émises    et reçues,

    on     esit    amené à faire     osciller        l'émetteur    - 24       ainsi    que la     partie    29 du     récepteur    sur la fré  quence de 100 mégacycles et     f,    doit différer  en     moyenne    de 7 0     mégacyeles        vis-à-vis    de     f        q.     



  On     aura,    par     exemple,    .à la     station    de       départ        f,    =1270 mégacycles     M    la fréquence       émise    en 27 sera de 1300     mégaeycles    pour  un     quartz    donnant un harmonique à 1200     mé-          gacycles.    Ce même quartz     permettra    de re  cevoir 1100 mégacycles.

   A la     station        relais,     le     klystron        autogénérateur    sera sur 1130     mé-          ga.cycles,    alors qu'un quartz de la- même fré  quence qu'à la     station    de     départ    pourra     Mre          utilisé.      On voit;

   par     ailleurs,    que cette solution  n'implique     l'emploi    que de deux     klystrons    par  station au     lieu    de     quatre    suivant la disposi  tion     représentée        fig.    1.

Claims (1)

1. REVENDICATION Dispositif de stabilisation de fréquence pour générateur (Fondes -ul.tra-courtes, carac- térisé par des moyens qui permettent d'obtenir une fréquence décimétrïque stabilisée f s en superposant à la fréquence décimétriqûe- f, du générateur à stabiliser une fréquence mé trique fm stabilisatrice,

   dont les variaQons compensent celles de f,. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, ca- ractérisé par des moyens pour transmettre la fréquence décimétrique non stabilisée ,f, au circuit d'entrée d'au tube thermionique à modulation de vitesse,

   dont la grille de: den sité est alimentée à la fréquence stabilisa- trice fm et dont le circuit de sortie fournit la fréquence f, stabilisée. 2.

   Dispositif selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par un cir cuit auxiliaire qui fournit la fréquence sta- bilisatrice f., circuit comprenant une cavité résonnante, un détecteur, une lampe à réac tion et un oscillateur, tous montés en série,

   la cavité étant connectée à la sortie du tube à modulation de vitesse susdit et l'oscillateur, à sa grille de commande; les caractéristiques de ce circuit étant telles qu'une variation de f, produise une variation égale de f., en sorte que f, <I>- f m = f</I> s reste constante. 3. Dispositif selon la.

   revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le tube à modulation de vitesse susdit alimente en parallèle deux klystrons fournis sant à leur sortie des courants de fréquences différentes, dont la différence reste constante et qui alimentent respectivement une antenne d'émission et une antenne de réception.

   4. Dispositif selon la revendication et les sous-revendications 1, 2, 3, caractérisé par le fait que le circuit de sortie de l'un des klys trons alimente, à la fréquence <B>(fi;

   </B> + fo) un dé- modulateur qui est relié à "l'antenne de récep tion et envoie dans la grille de densité de l'autre klystron un 1 courant de fréquence égale à (fg +<B><I>f.)</I></B> - f r, en appelant f r la fré quence des signaux' reçus, ce:

   qui fait débiter dans l'antenne d'émission un courant de fré- quënce égale à - ' fs--Cfs+fo-fr,-fr-fo 5. -Dispositif selon là revendication et les sous-revendications 1 à 4, caractérisé par un oscillateur étalon -convenablement connecté à la grille du klystron alimentant le démodu lateur, ledit oscillateur étant destiné à pro duire le courant de fréquence f o.

   6. Dispositif selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé par un mé langeur qui permet d'obtenir par battements la fréquence stabilisatrice f., la fréquence stabilisée f g étant égale<I>à</I> f,

   -f <I>- f m et</I> les bat tements s'effectuant entre deux courants dont les fréquences métriques sont respectivement égales à f, et à (f,- fQ), de sorte que fm = f@ (fv - fQ) et que fs=f,+f,-f"+fQ=h+fQ 7.

   Dispositif selon 1a revendication et les sous-revendications 1 et 6, caractérisé par un quartz piézoélectrique fournissant un courant dont un harmonique de rang n à la fréquence constante fQ, la fréquence (f, fQ)

   étant obtenue par battements entre un courant fourni par le tube à modulation de vAesse susdit et le courant de fréquence fQ. 8.

   Dispositif selon la revendication et les sous-revendications 1, 6 et 7, caractérisé par le fait qu'une fréquence f,.' harmonique fon damentale du courant fourni par le quartz précité est fournie par un générateur auxi- liaire. 9.

   Dispositif selon la revendication et les sous-revendications 1, 6 et 7, caractérisé par le fait que 1a fréquence f,. est obtenue par battements, dans un autre mélangeur (28) entre un couraut de fréquence <B>(fo</B> - f 1) capté par l'antenne réceptrice, et un courant de fré quence<B>f</B> Q. 10.

   Dispositif selon 9a revendication et les sous-revendications 1, 6 à 9, caractérisé par le fait qu'un commutateur à deux.

   posi- tions permet de connecter au premier mélan geur le générateur auxiliaire susdit ou l'autre mélangeur, en série avec un amplificateur (29), de sorte que dans la seconde al@eernativè les ondes captées de fréquence (fQ <I>-</I> f,)

   constante peuvent être retransmises à la sortie du tube à modulation de vitesse, à une fréquence (fQ + f,) également constante. 11.

   Dispositif selon la revendication et les sous-revendicalti.ons 1, 7 à 9, caractérisé par des organes pour transformer le courant capté par l'antenne réceptrice de fréquence égale à (fQ -f- f,) en un courant de fréquence f,, par battements avec la fréquence<B>f</B> Q,

   <I>le</I> courant ainsi obtenu étant envoyé dans le premier mélangeur où il se superpose à un courant de fréquence f Q - f, également obtenu par battements, ce qui permet d'ap pliquer à la grille du tube à modulation de vitesse une fréquence égale à<I>(fo,</I> - fv) - f,, ce tube fournissant alors à sa sortie un cou rant de fréquence f, -I- (fQ - fv)

   - f'. = /Q - f, que l'on envoie dans l'antenne d'émission. 12. Dispositif selon la revendication et les sous-revendications 1, 6 à 10, caractérisé par le fait qu'un amplificateur -est intercalé entre le premier mélangeur et le tube à mo- dulation de vitesse.